在苏黎世ETH机械实验室大楼屋顶的新型太阳能小型炼油厂中，科学家们全球首次展示真实现场条件下的完整热化学流程。研究人员打造的这座太阳能发电厂能生产合成液体燃料，这些燃料在燃烧过程中释放出的二氧化碳(CO2)，和其原料空气一样多。

设置于研究大楼屋顶的实验装置。图片来源：苏黎世ETH新闻稿。

该制程直接从环境空气中提取二氧化碳和水，用太阳能分解产生合成气体，即氢气和一氧化碳的混合物。合成气体可以加工成煤油、甲醇或其他烃类。这些加入式燃料可以用于目前全球的运输基础设施。

负责开发此技术的团队是ETH再生能源载具教授史坦菲尔德(Aldo Steinfeld)和他的研究小组。“这个电厂证实，碳中和(Carbon-neutral)的碳氢燃料，可以在真实的条件下由阳光和空气制成”史坦菲尔德说，“热化学过程利用整个太阳光谱并在高温下进行，反应快、效率高。”

实验结果显示，这座设在ETH屋顶上的太阳能小型“炼油厂”，即使以苏黎世的气候条件，该技术也是可行的，每天可产生大约一公合的燃料。

在欧盟太阳能液体计划(EU sun-to-liquid)架构下，史坦菲尔德和研究团队正在马德里附近的太阳能塔中，对他们的太阳能反应炉进行大规模测试。该太阳能发电厂也和苏黎世的小型炼油厂同时于6月13日在马德里公开展示。

这套新系统的流程链结合了三个热化学转化过程：

首先，从空气中提取二氧化碳和水。第二，太阳能热化学分解二氧化碳和水。第三，液化成碳氢化合物。

二氧化碳和水都是透过吸收/脱附过程直接从环境空气中提取，接着在抛物面反射器的焦点处送入太阳能反应器。

太阳辐射能在焦点处聚集3,000倍，在太阳能反应炉内产生1,500°C的温度。

太阳能反应炉的核心是由二氧化铈制成的陶瓷结构，能够进行两步骤的氧化还原循环，将水和二氧化碳分解成合成气，接着透过一般的甲醇或费托合成(Fischer–Tropsch process)将氢和一氧化碳混合物加工成液态烃燃料。

碳中和燃料是发展可持续性航空和海上运输的关键。

史坦菲尔德的研究已经衍生出两间公司：2016年成立的Synhelion公司将太阳能燃料生产技术商业化;2010年成立的Climeworks公司将从空气中捕获二氧化碳的技术商业化。

下一个计划的目标是扩大技术规模，使其具有经济竞争力。“一个面积一平方公里的太阳能发电厂每天可生产20,000升煤油，”Synhelion公司董事兼技术长、曾是史坦菲尔德实验室博士生的富勒(Philipp Furler)说。

　　“理论上，一座面积相当于整个瑞士或1/3个加州莫哈韦沙漠的电厂，就可以满足整个航空业的煤油需求，”富勒说，“我们未来的目标是利用我们的技术高效生产永续燃料，减少全球二氧化碳排放。”环保街知事 >